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基于图像传输的粉尘浓度视觉测量方法

DOI：10.1109/TIM.2018.2883999 期刊：IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 基于图像的高精度粉尘浓度测量（VBM）可用于分析粉尘污染并揭示生产车间内粉尘浓度的分布规律。传统VBM通常采用粉尘图像的灰度与形态特征，但其测量精度受环境光大气散射效应和粉尘颗粒遮挡效应的限制。本文研究了一种基于粉尘浓度与图像透射率（RCT）模型关系的高精度VBM系统，同时提出一种综合考虑大气光散射效应与粉尘颗粒遮挡效应的图像透射率计算方法。实验结果表明：该系统相对误差为±3.0%，相对不确定度2.05%，相关系数0.99，测量范围0.5-1000 mg/m3，测量周期2秒。RCT呈负相关的二次多项式关系，利用图像透射率可消除大气散射与粉尘遮挡对测量精度的影响。该系统可作为车间粉尘浓度的替代测量方案。
作者： Guohui Li，Jieping Wu，Zhiwen Luo，Xiaoyuan Chen
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一种基于视觉的高精度车间粉尘浓度测量系统，通过利用粉尘浓度与图像传输之间的关系，解决传统方法因大气光散射和遮挡效应导致的局限性。

研究成果

基于图像传输的VBM系统实现了高精度测量，相对误差为±3.0%，相对不确定度为2.05%，相关系数达0.99。粉尘浓度与图像传输呈负二次多项式关系。该系统有效抑制了大气光散射和遮挡效应的影响，可作为车间粉尘浓度测量的可行替代方案。未来工作应聚焦于优化算法以缩短测量时间，并将该方法拓展至多种粉尘类型。

研究不足

测量周期为2秒，由于图像传输估算的计算需求，该时长比某些其他方法更长。模型复杂度和粉尘类型可能影响性能；要实现实时应用，需要在算法和硬件方面进行改进。该方法目前针对水泥粉尘进行了验证，若要扩大适用范围，需要建立不同粉尘类型的数据库。

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